JP3219001B2 - 頭部動き検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠距離体面システ
ムにおけるオペレータの頭部の動きを検出し相手方に送
信する頭部動き検出装置に関し、特に、簡易かつ小型，
軽量な構成のみによって、頭部の動きを直接検出するこ
とができる頭部動き検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ会議等として使用される遠距離体
面システムにおいては、オペレータの頭部の動き（例え
ば、肯く，首を振る）を検出し、その検出結果を電話回
線等を通じて相手方に送信し、相手方モニターの人物モ
デルをその動きに応じて動かす（肯かせる，首を振らせ
る）ようにしている。

【０００３】これまで、このような遠距離体面システム
におけるオペレータの頭部の動きは、例えばカメラによ
り頭部の画像を取り込み、画像処理によって動きを検出
する手段や、その他オペレータの頭部にジャイロ等のレ
ベルゲージを取り付けて動きを検出する手段等が採られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のカメラやジャイロを備えた遠距離体面システ
ムでは、画像の入力及び処理作業やジャイロの取付け等
自体が大がかりなものとなり、これらを実施するための
装置も複雑かつ高価なものとなってしまうという問題が
あった。

【０００５】特に、カメラによる画像の取り込み及び画
像処理を行なう従来装置では、頭部の動きの検出及び処
理が画像を通じて間接的に行なわれることになり、装置
の複雑化や高コスト化が顕著であった。

【０００６】本発明は、このような従来の技術が有する
問題を解決するために提案されたものであり、簡易かつ
小型，軽量な構成のみによって、頭部の動きを直接検出
することができる頭部動き検出装置の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載の頭部動き検出装置は、オペレー
タの頚部に巻装着可能な環状に形成された装置本体と、
この装置本体の、前記頚部の前面と左面及び右面に対応
する位置に配設され、前記オペレータの頭部の動きにと
もなう頚部の傾斜と捻じり動作に応じて信号を発するセ
ンサ部と、このセンサ部からのオペレータの頚部の傾斜
と捻じり動作量信号をオペレータの頭部の動きの状態と
その大きさに応じた信号として、データ送信部からコン
ピュータ本体に送信させる制御部とを具備した構成とし
てある。

【０００８】また、請求項２記載の頭部動き検出装置
は、前記装置本体のセンサ部が、前記頚部上方に位置す
る押圧補助具を有する構成としてある。

【０００９】このような構成からなる本発明の頭部動き
検出装置によれば、オペレータの頸部によって圧電素子
からなるセンサ部を押圧するだけで、オペレータの頭部
の動きを検出することができるので、きわめて簡易かつ
小型，軽量な構成のみによって、頭部の動きを直接検出
できる。

【００１０】また、請求項３記載の頭部動き検出装置
は、前記装置本体が、前記オペレータの頸部背面側の上
方及び下方に分離して取り付けられる一対の固定部から
なり、前記センサ部が、前記上方及び下方の一対の固定
部間に張架されるとともに、前記頸部の前傾及び左右向
きの動きによって引き出し自在なケーブルと、当該ケー
ブルの引き出し量に応じて抵抗値を変える可変抵抗器に
より構成してある。

【００１１】さらに、請求項４記載の頭部動き検出装置
は、前記センサ部を構成するケーブルが、前記上方及び
下方の一対の固定部間に間隔をもって張架される２本の
ケーブルからなり、当該２本のケーブルの間隔が、前記
下方の固定部側に狭く、上方の固定部側に広くなった構
成としてある。

【００１２】このような構成からなる本発明の頭部動き
検出装置によれば、オペレータの頭部の動きに応じて引
き出されるケーブルの引き出し量によって、オペレータ
の頭部の動きを検出することができるので、きわめて簡
易かつ小型，軽量な構成のみによって、頭部の動きを直
接検出できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の頭部動き検出装置
の実施の形態について、図面を参照して説明する。 ［第一実施形態］まず、本発明の頭部動き検出装置の第
一の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の
頭部動き検出装置をオペレータに装着した状態の背面図
であり、図２は、図１におけるオペレータが肯いた状態
の左側面図である。

【００１４】図３は、図１におけるオペレータが右に向
いた状態の背面図であり、図４は、図１に示す本装置を
装着したオペレータの頸部を示す要部断面背面図であ
る。また、図５は、本実施形態の頭部動き検出装置のセ
ンサ部，Ａ／Ｄ変換部，制御部及びデータ送信部を示す
ブロック図である。

【００１５】これらの図に示すように、本実施形態の頭
部動き検出装置は、テレビ会議等の遠距離体面システム
を使用するオペレータ１の頭部２の動きを検出し、図示
しないコンピュータ本体にそのデータを送信する装置で
ある。

【００１６】１０は、オペレータ１の頸部３に取付けら
れる装置本体で、図１〜図３に示すように、頸部３に巻
装可能な環状に形成されている。そして、この装置本体
１０の内周面には、圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに
より構成されるセンサ部２０が配設してある。

【００１７】なお、この装置本体１０は、頸部３への着
脱を可能とするため、例えば、センサ部２０のない部分
で、係脱自在に２分割された環状部材として構成するこ
とが好ましい。また、この装置本体１０は、後述するよ
うに頸部３によってセンサ部２０を構成する圧電素子２
０ａ，２０ｂ，２０ｃが十分に押圧されるように、一定
の硬度を有する材質で形成してあり、例えばプラスチッ
ク製等が望ましい。

【００１８】圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、装置
本体１０の内周面に固定して配設され、頸部３の前傾，
左傾及び右傾の動き量に応じて押圧されるセンサを構成
している。

【００１９】すなわち、これら圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃは、装置本体１０の内周面に所定間隔をもっ
て３箇所に配設され、各圧電素子が、それぞれ頸部３の
前面，左面及び右面によって押圧されるようになってい
る。

【００２０】そして、押圧された圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃは、押圧量に応じた電圧を頸部３の移動量と
して、図４に示すＡ／Ｄ変換部４０（図１〜図３におい
ては図示省略）に出力する。

【００２１】Ａ／Ｄ変換部４０（４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ）は、三つの圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃにそれ
ぞれ対応して設けられており、各圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃからの電圧信号をＡ／Ｄ変換して、図４に示
す制御部５０（図１〜図３においては図示省略）に出力
するようになっている。

【００２２】図４に示すように、制御部５０は、各Ａ／
Ｄ変換部４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）からの各信号
の大きさにもとづいて、オペレータ１の頭部２の動き状
態に応じた移動情報を求め、この移動量情報を図示しな
いコンピュータ本体に送信するよう、データ送信部６０
に指示する。

【００２３】そして、データ送信部６０は、図１〜図３
に示すように、装置本体１０の側面に設けられ、制御部
５０からの出力指示により、例えば赤外線通信等の手段
によって、図示しないコンピュータ本体の制御部に移動
情報を送信するようになっている。

【００２４】次に、このような構成からなる本実施形態
の頭部動き検出装置の動作について説明する。まず、本
装置を装着したオペレータ１が前方を目視した垂直状態
の場合には、センサ部２０の各圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃには圧力が加わらない。

【００２５】次に、オペレータ１が「肯定」の意志表示
として肯いた場合は、オペレータ１の頭部２が前方に傾
斜する。頭部２が前傾すると、頸部３の前部が、頸部前
方の圧電素子２０ａを一定の力（例えば１０Ｎ前後）で
押圧する。押圧された圧電素子２０ａには歪みが生じ、
例えば１０ｍＶ程度の電圧が発生する。

【００２６】一方、オペレータ１が「拒否」の意志表示
として頭部２を左右に振ると、例えば図３に示すよう
に、右方向に頭部２を振った場合、頸部３の左側筋肉３
ａが外側に膨出変形し約５ｍｍ程度盛り上がる。そし
て、この盛り上がった筋肉３ａによって頸部左方の圧電
素子２０ｂが一定の力（例えば１０Ｎ前後）で押圧さ
れ、例えば１０ｍＶ程度の電圧を発生する。

【００２７】頭部２が左方向に振られた場合も同様に、
頸部３の右側筋肉３ｂが外側に膨出変形し約５ｍｍ程度
盛り上がり、頸部右方の圧電素子２０ｃが一定の力で押
圧されて、電圧を発生する。

【００２８】そして、これら各圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃで発生した電圧は、各Ａ／Ｄ変換部４０ａ，
４０ｂ，４０ｃに出力され、各Ａ／Ｄ変換部４０におい
てデジタル信号に変換された後、制御部５０に入力され
る。制御部５０は、この信号を処理して頭部２の移動情
報とし、データ送信部６０を介して外部のコンピュータ
本体に送信する。

【００２９】このように本実施形態の頭部動き検出装置
によれば、オペレータの頸部によって圧電素子からなる
センサ部２０を押圧するだけで、オペレータの頭部の動
きを検出することができるので、きわめて簡易かつ小
型，軽量な構成のみによって、頭部の動きを直接検出で
きる。

【００３０】本実施形態の頭部動き検出装置の変形例と
して、図５に示すような装置とすることもできる。同図
に示す頭部動き検出装置は、上述した装置本体１０に押
圧補助具１１を付加した構成となっている。

【００３１】すなわち、この押圧補助具１１は、頸部３
の左右方向に位置する圧電素子２０ｂ，２０ｃに当接す
る逆Ｔ字形状の部材をオペレータ１の頸部上方において
固定した構成となっている。

【００３２】このような押圧補助具１１を用いることに
よって、オペレータ１の頭部２に伴って押圧補助具１１
の逆Ｔ字形状の各先端部が、頸部左右の圧電素子２０
ｂ，２０ｃを押圧するので、オペレータ１の頸部３の筋
肉によって押圧する場合と比較して、より確実にセンサ
部２０を押圧することが可能となる。

【００３３】なお、本実施形態では特に示していない
が、制御部５０において、三つの圧電素子２０ａ，２０
ｂ，２０ｃからの測定信号の大きさによって、頭部２の
複合的な動き（例えば、肯きつつ首を傾げる等）を演算
して求め、これをコンピュータ本体に送信することもで
きる。

【００３４】［第二実施形態］次に、本発明の頭部動き
検出装置の第二の実施形態について説明する。図６は、
本実施形態の頭部動き検出装置をオペレータに装着した
状態の背面図であり、図７は、図６におけるオペレータ
が肯いた状態の左側面図である。

【００３５】図８は、図６におけるオペレータが右に向
いた状態の背面図であり、図９は、図６に示す本装置の
装置本体を示す拡大図である。また、図１０は、本実施
形態の頭部動き検出装置のセンサ部，Ａ／Ｄ変換部，制
御部及びデータ送信部を示すブロック図である。

【００３６】これらの図に示すように、本実施形態の頭
部動き検出装置では、装置本体７０が、オペレータ１の
背面側において、頸部３の上方及び下方に分離して取り
付けられる一対の固定部７１，７２からなっている。

【００３７】この一対の固定部７１，７２は、上方の固
定部７１は固定フック７１ａをオペレータ１の耳部に引
っ掛けることにより、また下方の固定部７２はベルト７
２ａをオペレータ１の頸部３に巻装することにより、オ
ペレータ１に固定されるようになっている。

【００３８】そして、本実施形態では、オペレータ１の
頭部２の動きを検知するセンサ部３０を、上方及び下方
の一対の固定部７１，７２間に張架されるとともに、頭
部２の前傾，左傾及び右傾の動きによって引き出し自在
な２本のケーブル３１（３１ａ，３１ｂ）と、このケー
ブル３１ａ，３１ｂの引き出し量に応じて抵抗値を変化
させる可変抵抗器（図示せず）からなる信号変換部３２
（３２ａ，３２ｂ）によって構成してある。

【００３９】このセンサ部３０を構成する２本のケーブ
ル３１ａ，３１ｂは、それぞれ上端が上方の固定部７１
に固定されており、かつ、各下端側は、下方の固定部７
２内に引き出し可能に収納され、図９に示す引き出し孔
７２ａ，７２ｂを介して固定部７２の外部に引き出され
ている。

【００４０】そして、この下方の固定部７２内に収納さ
れる各ケーブル３１ａ，３１ｂが、特に図示はしない
が、下方の固定部７２内に備えられた可変抵抗器からな
る信号変換部３２ａ，３２ｂの回転可能な移動量測定軸
に接続されている。この可変抵抗器からなる信号変換部
３２ａ，３２ｂは、ケーブル３１ａ，３１ｂの引き出し
量に応じて移動量測定軸が回転することにより抵抗値が
変化するようになっている。

【００４１】そして、この信号変換部３２ａ，３２ｂ
が、抵抗値の変化に応じた電気信号を、対応するＡ／Ｄ
変換部４０（４０ａ，４０ｂ）にそれぞれ出力するよう
になっている。なお、センサ部３０を構成する２本のケ
ーブル３１ａ，３１ｂは、それぞれ下方の固定部７２に
引き出し自在に収納されるよう、常に下方の固定部７２
側に付勢されるようになっている。

【００４２】さらに、本実施形態では、このセンサ部３
０を構成するケーブル３１は、図９に示すように、２本
のケーブル３１ａ，３１ｂの間隔が、下方の固定部７２
側に狭く、上方の固定部７１側に広く構成されている。

【００４３】例えば、図９においては、ケーブル３１
ａ，３１ｂの下方の固定部７２側の引き出し部分（測定
点８２ａ，８２ｂ）が、上方の固定部７１側の固定部分
（固定点８１ａ，８１ｂ）のそれぞれ内側２０ｍｍとな
るように構成されている。これによって、後述するよう
に、オペレータ１の頭部が右又は左に振られた場合にも
確実に検出できるようになっている。

【００４４】次に、このような構成からなる本実施形態
の頭部動き検出装置の動作について説明する。まず、本
装置を装着したオペレータ１が前方を目視した垂直状態
の場合には、センサ部３０を構成するケーブル３１ａ，
３１ｂは引き出されない。次に、オペレータ１が「肯
定」の意志表示として肯いた場合は、オペレータ１が肯
くと頭部２が前方に傾斜する。

【００４５】頭部２が前傾すると頸部３も傾斜し、上方
の固定部７１と下方の固定部７２との間の距離が、例え
ば３０ｍｍ程度増加する。すると、下方の固定部７２内
に収納されたケーブル３１ａ，３１ｂも、引き出し孔７
２ａ，７２ｂを介して同時に引き出され、図９に示す固
定点８１ａ，８１ｂと測定点８２ａ，８２ｂの距離が、
ともに３０ｍｍ程度長くなる。

【００４６】ケーブル３１ａ，３１ｂが引き出される
と、引き出し量に応じて信号変換部３２ａ，３２ｂの抵
抗値が変化し、両ケーブル３１ａ，３１ｂの引き出し量
が同量であることが検出され、電気信号がＡ／Ｄ変換部
４０（４０ａ，４０ｂ）に出力される。これによって、
上述した第一実施形態の場合と同様、Ａ／Ｄ変換部４
０，制御部５０を介して、オペレータ１が「肯いた」と
の移動情報がデータ送信部６０からコンピュータ本体側
に送信される。

【００４７】一方、オペレータ１が「拒否」の意志表示
として頭部２を左右に振ると、例えば図９に示すよう
に、右方向に頭部２を振った場合、上方の固定部７１
が、頭部２の動きに伴って左側に移動する（例えば２０
ｍｍ程度）。これに伴って、図９に示す固定点８１ａ，
８１ｂと測定点８２ａ，８２ｂの距離がそれぞれ伸び、
ケーブル３１ａ，３１ｂも引き出される。

【００４８】ここで、本実施形態では、２本のケーブル
３１ａ，３１ｂの間隔は、図９における測定点８２ａ，
８２ｂが、固定点８１ａ，８１ｂのそれぞれ内側２０ｍ
ｍとなるように配置されている。このため、上方の固定
部７１が左に２０ｍｍ移動すると、固定点８１ａと測定
点８２ａの距離は１５ｍｍ程度増加することになるが、
固定点８１ｂと測定点８２ｂの距離は１５ｍｍ程度減少
することになる。

【００４９】これによって、ケーブル３１ａ，３１ｂ
も、左側のケーブル８０ａについては１５ｍｍ程度引き
出されることになる一方、右側のケーブル８０ｂについ
ては、１５ｍｍ程度下方の固定部７２内に引きも戻され
て収納されることになる。

【００５０】信号変換部３２ａ，３２ｂは、この２本の
ケーブル３１ａ，３１ｂの引き出し量及び引き戻り量に
応じて抵抗値を変化させ、その電気信号をＡ／Ｄ変換部
４０に出力する。

【００５１】これによって、上述した第一実施形態の場
合と同様、Ａ／Ｄ変換部４０，制御部５０を介して、オ
ペレータ１が「右に首を振った」との移動情報がデータ
送信部６０からコンピュータ本体側に送信される。

【００５２】同様に、頭部２が左方向に振られた場合に
は、上方の固定部７１が、頭部２の動きに伴って右側に
移動すると、ケーブル３１ａ，３１ｂが引き出され、図
９における固定点８１ａと測定点８２ａの距離が１５ｍ
ｍ程度減少するとともに、固定点８１ｂと測定点８２ｂ
の距離は１５ｍｍ程度増加する。

【００５３】これによって、信号変換部３２ａ，３２ｂ
が、左側のケーブル８０ａが引き戻され、右側のケーブ
ル８０ｂが引き出されたことを検出し、オペレータ１の
頭部２が左側方向に振られたことを検出する。そして、
Ａ／Ｄ変換部４０，制御部５０を介して、オペレータ１
が「左に首を振った」との移動情報がデータ送信部６０
からコンピュータ本体側に送信される。

【００５４】このように本実施形態の頭部動き検出装置
によれば、オペレータの頭部の動きに応じて引き出され
るケーブル３１の引き出し量によって、オペレータの頭
部の動きを検出することができるので、きわめて簡易か
つ小型，軽量な構成のみによって、頭部の動きを直接検
出できる。

【００５５】なお、本実施形態の頭部動き検出装置の変
形例として、図１１に示すような装置とすることもでき
る。同図に示す頭部動き検出装置は、上述した装置本体
７０の上方の固定部７１についてのオペレータ１への固
定手段が異なっている。

【００５６】すなわち、上述した装置では、上方の固定
部７１を固定フック７１ａをオペレータ１の耳に引っ掛
けて固定するようにしていたが、この変形例では、上方
の固定部７１を２本のベルト７１ｂ，７１ｃで固定する
ようにしてあり、ベルト７１ｂについてはオペレータ１
の鼻部に、ベルト７１ｃについては顎部に巻装するよう
にしてある。その他の構成部分については上述した装置
と同様となっている。

【００５７】このような２本のベルト７１ｂ，７１ｃを
用いて上方の固定部７１を固定することによって、上方
の固定部７１がオペレータ１の頭部２の動きにより密着
して移動することになり、さらに確実にオペレータ１の
動きを検出することが可能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の頭部動き検
出装置によれば、簡易かつ小型，軽量な構成のみによっ
て、頭部の動きを直接検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる頭部動き検出
装置をオペレータに装着した状態の背面図である。

【図２】図１におけるオペレータが肯いた状態の左側面
図である。

【図３】図１におけるオペレータが右に向いた状態の背
面図である。

【図４】本発明の第一の実施形態にかかる頭部動き検出
装置のセンサ部，Ａ／Ｄ変換部，制御部及びデータ送信
部を示すブロック図である。

【図５】本発明の第一の実施形態にかかる頭部動き検出
装置の変形例をオペレータに装着した状態の背面図であ
る。

【図６】本発明の第二の実施形態にかかる頭部動き検出
装置をオペレータに装着した状態の背面図である。

【図７】図６におけるオペレータが肯いた状態の左側面
図である。

【図８】図６におけるオペレータが右に向いた状態の背
面図である。

【図９】図７に示す本装置の装置本体を示す拡大図であ
る。

【図１０】本発明の第二の実施形態にかかる頭部動き検
出装置のセンサ部，Ａ／Ｄ変換部，制御部及びデータ送
信部を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第二の実施形態にかかる頭部動き検
出装置の変形例をオペレータに装着した状態の左側面図
である。

【符号の説明】

１ オペレータ ２ 頭部 ３ 頸部 １０ 装置本体 １１ 押圧補助具 ２０ センサ部 ３０ 信号変換部 ４０ Ａ／Ｄ変換部 ５０ 制御部 ６０ データ送信部 ７０ 装置本体

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレータの頚部に巻装着可能な環状に
   形成された装置本体と、 この装置本体の、前記頚部の前面と左面及び右面に対応
   する位置に配設され、前記オペレータの頭部の動きにと
   もなう頚部の傾斜と捻じり動作に応じて信号を発するセ
   ンサ部と、 このセンサ部からのオペレータの頚部の傾斜と捻じり動
   作量信号をオペレータの頭部の動きの状態とその大きさ
   に応じた信号として、データ送信部からコンピュータ本
   体に送信させる制御部と、 を具備したことを特徴とする頭部動き検出装置。
2. 【請求項２】 前記装置本体のセンサ部が、前記頚部上
   方に位置する押圧補助具を有する請求項１記載の頭部動
   き検出装置。
3. 【請求項３】 前記装置本体が、前記オペレータの頚部
   背面側の上方及び下方に分離して取り付けられる一対の
   固定部からなり、 前記センサ部が、前記上方及び下方の一対の固定部間に
   張架されるとともに、前記頚部の前傾及び左右向きの動
   きによって引き出し自在なケーブルと、当該ケーブルの
   引き出し量に応じて抵抗値を変える可変抵抗器により構
   成された請求項１記載の頭部動き検出装置。
4. 【請求項４】 前記センサ部を構成するケーブルが、前
   記上方及び下方の一対の固定部間に間隔をもって張架さ
   れる２本のケーブルからなり、 当該２本のケーブルの間隔が、前記下方の固定部側に狭
   く、上方の固定部側に広く構成された請求項３記載の頭
   部動き検出装置。